以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土。是将水泥、细集料、粗集料、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀，再加入水和减水剂混合搅拌均匀而成，各组份的重量百分比为，水泥9～15%、细集料22～29%、粗集料40～46%、油基钻屑残渣3～15%、粉煤灰2～5%、水6～8%、减水剂0.15～0.25%。本发明专利技术实现了油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用，使油基钻屑残渣不再占用土地和污染环境，并且利用油基钻屑残渣作为掺合料制备的混凝土，其和易性好、坍落度损失小，抗压强度高，耐久性能优良，满足普通商品混凝土的生产要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑材料，特别是一种混凝土。
技术介绍
我国是页岩气资源大国，资源丰富，开发潜力大，商业条件好，发展前景广阔。开发利用好页岩气对满足我国不断增长的能源需求、优化能源结构、提高能源效率、促进节能减排和促进经济社会发展意义重大。目前，我国正大力推进页岩气勘探开发工作，以我国第一个实现大规模商业化开发的大型页岩气田—涪陵页岩气田为例，已布置了200多口页岩气井，建成了产能50亿立方/年。页岩气勘探开发的核心技术是水平井分段压裂技术，水平段页岩气层钻井采用以柴油作为基液，添加其他试剂组成的油基钻井液，在钻井过程中切削地层岩石而产生的碎屑通过油基钻井液带出，产生油基钻屑。据统计，单口井的油基钻屑产生量约200～250立方米，而油基钻屑属于危险固体废物，环境危害性大，处理难度大、处理成本高。目前油基钻屑采取的处理措施为：通过在钻井平台集中收集后运输至油基钻屑回收利用站，采用热解析技术处理，即通过半自动设备投加到加热反应炉内并加入分离剂搅拌，加热至270℃左右反应约10小时，实现油、钻屑的分离。使处理后的油基钻屑含油率控制在0.3％以下，所得到的灰黑色粉末即是油基钻屑残渣，然后再对其进行固化填埋处置。油基钻屑残渣的粒径为0.05～0.8mm，其含有(质量百分比含量)：SiO245％～59％、CaO5％～14％、Al2O36％～11％、SO30.8％～1.5％、MgO1％～3％、Fe2O32％～3％、K2O1％～3％、Na2O0.2％～1.0％，烧失量为8％～10％；其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即IRa≤1.0Bq/Kg、Iγ≤1.0Bq/Kg。但目前油基钻屑残渣采取的固化填埋处理方式存在如下问题：固化占地面积大、数量多、土建成本高；固化作业若施工质量有缺陷，还存在一定的环境污染风险。故页岩气勘探开发中产生的油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用是当前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，以实现油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用。本专利技术所述以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，是将水泥、细集料、粗集料、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀，再加入水和减水剂混合搅拌均匀而成，各组份的重量百分比为，水泥9～15％、细集料22～29％、粗集料40～46％、油基钻屑残渣3～15％、粉煤灰2～5％、水6～8％、减水剂0.15～0.25％。所述的水泥为普通硅酸盐水泥，满足GB175-2007中的相关规定。其在加水后不断生成水化硅酸钙和钙矾石等，不仅为混凝土提供主要强度支撑来源，同时其不断产生的氢氧化钙可用来作为粉煤灰活性激发的碱度。所述的细集料为符合JGJ52-2006规定要求的各种惰性砂。所述的粗集料为符合JGJ52-2006规定要求的各种建筑用碎石和/或卵石。粗、细集料为混凝土的骨架。所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类粉煤灰，其具有潜在的水硬性活性，能在后期发生反应增加强度，并能作为微细粉料填充于混凝土有害孔隙中，使混凝土更加密实；另外还能改善混凝土的流动性。所述的减水剂为满足GB8076-2008规定的高性能聚羧酸系列，减水率20～25％。高性能聚羧酸减水剂在不影响混凝土工作性的条件下，主要是利用静电斥力和空间位阻效应能使单位用水量减少，从而使混凝土性能提高。所述的油基钻屑残渣是指：在页岩气勘探开发水平井钻井过程中将产生油基钻屑，将该油基钻屑采用热解析技术处理，使处理后的油基钻屑含油率控制在0.3％以下，所得到的灰黑色粉末，其粒径为0.05～0.8mm，其含有(质量百分比含量)：SiO245％～59％、CaO5％～14％、Al2O36％～11％、SO30.8％～1.5％、MgO1％～3％、Fe2O32％～3％、K2O1％～3％、Na2O0.2％～1.0％，烧失量为8％～10％。如图1所示，油基钻屑残渣的成分以Si、Ca、Al等元素为主，可作为火山灰质材料使用，具备了制备混凝土的元素和化学组分。按GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法，参照GB/T18046-2000中的活性指数试验方法，分别测试掺30％油基钻屑残渣等质量替代水泥的28天胶砂抗压强度(R1)和标准硅酸盐水泥28天抗压强度(R2)，测试结果见表1。结果显示油基钻屑热解残渣的烧失量符合标准的10％以内，SO3含量也达标，活性指数＝R1/R2＝71.5％，活性指数较好，也基本具备了作为混凝土掺合料的基础。表1活性指数测试结果油基钻屑残渣含SiO245％～59％、CaO5％～14％、Al2O36～11％，粒径为0.05～0.8mm，既可作为一种硅质材料来取代道路混凝土常用的河砂，作为细集料来使用，又可作为一种活性掺合料，参与水泥的水化反应，如硅质材料与水泥水化产物氢氧化钙之间反应生成水化硅酸钙，对骨料与水泥浆的界面过渡区起到了增强作用；铝质材料与水泥中的硫酸盐反应生成水化硫铝酸钙等等，此类水化产物均可形成对整个体系的强度支持。另一方面，合理的配比还可以改善整个混合料的级配，不仅能提高混凝土强度，还可使其内部更加密实，增加其耐久性能。本专利技术所述混凝土采用油基钻屑残渣作为掺合料，有效地实现了油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用，使油基钻屑残渣不再占用土地和污染环境，并且利用油基钻屑残渣作为掺合料制备的混凝土，其和易性好、坍落度损失小，抗压强度高，耐久性能优良，满足普通商品混凝土的生产要求。附图说明图1为作为本专利技术所述混凝土掺合料的油基残渣EDS能谱分析图。具体实施方式实施例1：将14.8％的油基钻屑残渣、22.6％的机制砂、40.6％的建筑用碎石投入三仓配料搅拌机中搅拌均匀，通过输送机至强制搅拌机内，同时将9.1％的水泥、4.9％的粉煤灰也通过螺旋输送机输送至强制搅拌机内，充分混合搅拌均匀得固相混合料；再将7.8％的水和0.2％的高性能聚羧酸减水剂加入该固相混合料内，均匀混合搅拌1～2分钟得商品混凝土。所述的水泥为普通硅酸盐水泥，满足GB175-2007中的相关规定；机制砂细度模数为2.8，颗粒级配良好；建筑用碎石的压碎指标值大于或等于20％，粒径为5～25mm连续级配，质量良好；粉煤灰为燃煤电厂烟道中排出的粉尘，符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类，高性能聚羧酸减水剂满足GB8076本文档来自技高网...

【技术保护点】
以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，其特征在于：是将水泥、细集料、粗集料、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀，再加入水和减水剂混合搅拌均匀而成，各组份的重量百分比为，水泥9～15%、细集料22～29%、粗集料40～46%、油基钻屑残渣3～15%、粉煤灰2～5%、水6～8%、减水剂0.15～0.25%。

【技术特征摘要】
1.以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，其特征在于：是将水泥、细集料、粗集料、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀，再加入水和减水剂混合搅拌均匀而成，各组份的重量百分比为，水泥9～15%、细集料22～29%、粗集料40～46%、油基钻屑残渣3～15%、粉煤灰2～5%、水6～8%、减水剂0.15～0.25%。
2.根据权利要求1所述以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，其特征在于：所述的水泥为普通硅酸盐水泥，满足GB175-2007中的相关规定。
3.根据权利要求1所述以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，其特征在于：所述的细集料为符合JGJ52-2006规定要求的各种惰性砂。
4.根据权利要求1所述以油基钻屑残渣作为掺合料的混凝土，其特征在于：所述的粗集料为符合JGJ52-20...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伯均，金吉中，周泽军，张召基，何勇，熊德明，王朝强，张春，
申请(专利权)人：中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司，重庆市涪陵页岩气环保研发与技术服务中心，
类型：发明
国别省市：重庆;50